測試系統開(kāi)關(guān)技術(shù)(05-100)

　　RF和微波繼電器的結構與MOS繼電器類(lèi)似。這種繼電器最適合低插入損耗的應用,主要考慮因素是VSWR(電壓駐波比)和規定的特征阻抗,典型是50Ω或75Ω。

　　上述5種繼電器都能勝任GP(通用)繼電器。最常用的是單刀單擲常開(kāi)型(SPST-NO,A型)和單刀雙擲(SPDT,C型)。B型是SPST繼電器的常閉型,由于這種繼電器在不通電時(shí)會(huì )產(chǎn)生有害的電壓,因此并不常使用。銜鐵式繼電器能承受高電壓和大電流,因而是低頻應用的首選。GP繼電器通常用于將電源和負載(電阻、電磁閥、指示燈等)連接至DUT。它們也能用作接地開(kāi)關(guān)或DUT輸入的電源開(kāi)關(guān)。

 

　　表1 各類(lèi)繼電器的特性

　　開(kāi)關(guān)結構

　　多路開(kāi)關(guān)和矩陣開(kāi)關(guān)是最見(jiàn)的兩種開(kāi)關(guān)結構,各有利弊。多路開(kāi)關(guān)設計成nxm形式。例如,1×4開(kāi)關(guān)具有1個(gè)公共端,4個(gè)開(kāi)關(guān)位置。微波繼電器是帶公共接地的單通道同軸多路開(kāi)關(guān)。圖1是典型的繼電器多路開(kāi)關(guān)示意圖,圖中每個(gè)通道用了2個(gè)繼電器。

　　測量路徑中的感性耦合會(huì )在阻抗導線(xiàn)上形成接地環(huán)路,為了切斷這些環(huán)路,繼電器應能像開(kāi)關(guān)低阻抗導線(xiàn)那樣開(kāi)關(guān)高阻抗導線(xiàn)。這一點(diǎn)對頻率低于1MHz下測量電容和電感尤為重要。此外,對2線(xiàn)多路開(kāi)關(guān),可以施加并測量浮動(dòng)信號。當然,在進(jìn)行浮動(dòng)型測量時(shí),DMM必須具有良好的共模抑制能力。

　　圖2是典型的矩陣開(kāi)關(guān)示例,其中每一行都與每一列相連接。采用矩陣開(kāi)關(guān)形式,源和測量?jì)x表可以連接至DUT的每個(gè)接腳。使用2線(xiàn)矩陣開(kāi)關(guān)的理由和使用2線(xiàn)多路開(kāi)關(guān)相同,即為了切斷接地環(huán)路,減少熱偏移電壓以及從事浮動(dòng)測量。

　　銜鐵式和簧片式矩陣常常用單線(xiàn)圈繼電器構成,可同時(shí)控制上邊開(kāi)關(guān)和下邊開(kāi)關(guān),這樣能相互抵消繼電器中開(kāi)關(guān)對上熱偏移電壓,將熱差動(dòng)電壓降低到最小程度。矩陣中的上邊開(kāi)關(guān)和下邊開(kāi)關(guān)有時(shí)也使用分立的繼電器,以便讓繼電器組單端工作。使用分立繼電器只能提供偏移電壓的一個(gè)校正。

　　矩陣結構的靈活性還在于價(jià)格因素的考慮。對同一項測試任務(wù),矩陣開(kāi)關(guān)多使用的繼電器要比多路開(kāi)關(guān)使用的多,從而增加了初期成本。例如,若用戶(hù)想要將一個(gè)信號在不同時(shí)刻施加至DUT的70個(gè)不同接腳。采購COTS開(kāi)關(guān)插卡,可以選用單塊70通道2線(xiàn)多路開(kāi)關(guān),其費用約為1500美元;也可選用5塊2線(xiàn)4×16矩陣卡,然后將每塊插卡上4行連接在一起,總費用需5000美元。額外增加的3500美元意味著(zhù)可以將4個(gè)信號(不是一個(gè))饋送到80個(gè)(不是70個(gè))接腳,必要時(shí)同一個(gè)信號能在同一時(shí)刻加至多個(gè)接腳上。反之,當用戶(hù)要求多路開(kāi)關(guān)來(lái)處理3個(gè)以上信號時(shí)就必須增加插卡的數量,亦即3個(gè)以上每塊1500美元的繼電器卡。當然,矩陣開(kāi)關(guān)也有不利的一面,每個(gè)輸入上增加了3個(gè)繼電器以及相應的PC板走線(xiàn)和導線(xiàn),附加的電容會(huì )使信號延時(shí),更壞的情況,會(huì )產(chǎn)生振鈴或振蕩,增加了精確測量的難度。